정수 방법의 침전법, 여과법, 살균법

정수 처리장

상수도에서 일반적으로 사용되는 정수법에는 침전법, 여과법, 살균법 등이 있다.

정수법이란 자연수를 보건 위생상 해가 없는 물로 처리하는 것을 말하며, 음료수로는 병원균  등의 세균이 존재하지 않는 것은 물론 유기물이 함유되지 않고 냄새가 없고 맛이 좋으며, 경도가 낮아야 한다. 물의 경도는 물속에 포함된 탄산칼슘 등 광물질의 함유량을 기준으로 표시한다. 즉, 탄산칼슘이 물속에 100만 분의 1이 포함되어 있을 때, 이것을 1ppm이라 한다. 음료수는 90~110ppm이 적합하고 300ppm을 초과 아여서는 안된다. 또한 물은 경도에 따라 연수와 경수로 나뉘며, 90ppm 이하의 물을 연수 110ppm이상의 물을 경수라 한다. 상수도에서 일반적으로 침전법, 여과법, 살균법 순서를 한조로 하여 정수하나 철분이나 암모니아 등이 함유할 때에는 폭기법을 최초로 사용하기도 한다. 또 저수지 등에서도 미생물이 발생하고 있을 때에는 특수한 약품처리를 하는 경우도 있다.

첨전법

원수속에 부유하는 불순물을 침전시켜 제거하는 방법으로 보통 침전법과 약품 침전법의 두 종류가 있다. 

보통 침전법

원수를 침전 시에 이끌어 일정시간 정지상태로 해 두거나 매우 느린 속도로 침전지 내를 흘려보내면 미래 진흙 등 물보다 비중이 큰 불순물은 자연적으로 가라앉는다.

약품 침전법

원수 속에 점토와 같은 미세한 입자가 다량으로 부유하고 있을 때 전체가 가라앉기에는 많은 시간이 걸리므로 원수에 약품을 섞어 부유물을 화학작용에 의하여 응집시켜 침강속도를 크게 하여 침전작용을 촉진하는 방법으로 이것을 약품 침전법이라 한다. 일반적으로 사용되는 약품은 유산반토와 명반으로, 유산반토는 백색의 결정으로 이것을 물에 섞으면 물속의 알칼리성분과 반응해 수산화 알루미늄이 된다. 이 수산화 알루미늄은 응집성이 강하여 물속의 미세한 부유물이나 세균 등도 포함하여 침전하므로 신속히 깨끗한 물을 얻을 수 있으며, 유산반토의 혼화량은 물의 탁에 따라 다르다. 

고속 침전장치

약품 침전의 침전작용이 능률적으로 행하여지도록 고안한 것이다. 고속 침전장치에는 여러 방식이 있으나 보통의 침전지에서는 약품의 주입, 혼화, 응집의 작용은 별도로 설치한 혼화조에서 행하여지며, 그것이 침전지에 이끌리어 분리, 침전작용이 행하여지는데 비하여, 이 장치는 이들 대부분의 작용과 조작이 하나의 칸 속에서 행하여진다. 이 작용의 개요를 설명하면, 원수는 도입관을 지나 제1 반응조에 유입하여 여기에 부유하는 플로크에 원수 중의 무유물이 첩촉하여 그 표면에 흡착된다. 부유물이 흡착되어 무거워진 풀로크는 그대로 가라앉고, 그외의 물은 날개차의 회전에 의하여 제2 반응조에 양수되며, 여기에서 다시 혼합하여 흡착을 계속하면서 제2 반응조의 내측과 분리조와의 사이를 지나 분리조의 하부에 유입한다. 분리조에서는 무거워진 플로크는 가라앉고 정결한 물은 조용히 상승하여 집수받이에 흘러들어 분리조의 외주 홈에 모인다. 한편, 침전된 플로크는 다시 제1 반응조에 흘러 같은 칸속의 원수중의 부유물을 흡착한다. 또한 새로운 플로크 생성을 위하여 유사 반도는 제1 반응조에 적당량씩 주입된다.

여과법

침전지에서 침전 처리한 물을 여과지의 모래층을 통과시켜 수중의 부유물, 세균 등을 제거하는 방법으로 완속의 여과법과 급속의 여과법이 있다.

완속 여과법

중력작용에 의하여 물을 원활한 속도로 모래층을 통과시키면 물속에 함유된 부유물이 모래층의 표면에 쌓여 이것이 분해하여 여과막이라고 칭하는 점막을 만든다. 이 여과막은 매우 미묘한 정화작용을 하는 것으로 수중에 부유하는 고형물 통과를 저지하고 여과막 속에 번식하는 세균이나 기타 미생물의 활동에 의하여 물속의 세균, 기생충, 유기 용해물 등이 제거되어 물을 정화하여 정결하게 한다. 이와 같이 하여 여과를 계속하면 모래층이 점차로 더러워져 모래와 모래 사이가 메꾸어 지므로 여과속도도 느려진다. 그러므로 월 1회 정도 여과지의 물을 빼고 모래층 표면의 모래를 꺼내어 세정해야 한다.

급속 여과법

급속 여과조는 전처리로 약품 침전을 행하여 단시간에 침전처리를 하여 미소한 플로크가 다소 남아 있을 때 급속 여과조로 보내어 모래층 표면에 화학적으로 충분한 여과막을 빨리 만들게 한다. 여과속도 100~150m/24h 정도의 완속 여과의 30~40배의 빠르기로 모래층을 통과시킨다. 따라서, 모래층의 오염도 30~40배가 빨라지므로 1일에 1~2회 정도 세정해야 한다. 세정 방법도 완속 여과 시와 달리 모래층의 표면을 기계적으로 휘젓거나, 분사수에 의하여 저어 놓고 모래층의 밑에 설치한 펌프에 의하여 물을 맡에서 위로 역류시켜 모래층을 닦는다. 이때 오염된 물은 배수받이에 의하여 외부에 배출된다.

살균법

침전, 여과의 두 가지 조작으로 물 순 물의 세균은 거의 제거되나 다소나마 남아 있는 세균을 지멸 시키기 위하여 염소 살균법을 사용한다. 우물물 등에서 물이 많을 때에는 침전이나 여과는 제외하고 살균법만을 거쳐 급수하는 경우도 있다. 살균에는 도시 수도에서는 액체 염소가 많이 쓰인다. 가정용 우물 등 소규모의 살균에는 표백분이 많이 쓰이며, 표백분의 유효 염소량은 30~50%이다. 살균을 위한 염소 주입량은 수질에 따라 조절하나 여과수에 대하여 0.1~0.3ppm 정도가 좋다. 염소, 표백분 이외에 클로로 아민, 자외선, 오존 등에 의한 살균법도 있으나 값이 비싸므로 소규모로 특수한 경우에만 사용된다.